RU2761525C1

RU2761525C1 - Retractable wind power plant with variable size and position of the axis of rotation of the wind wheel

Info

Publication number: RU2761525C1
Application number: RU2019134472A
Authority: RU
Inventors: Павел Игоревич Рыженко; Роман Николаевич Поляков
Original assignee: Павел Игоревич Рыженко
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2021-12-09

Abstract

FIELD: generation of power.SUBSTANCE: invention relates to wind power engineering. The retractable wind power plant consists of a base, a body, a generator and a wind wheel with a folding and unfolding mechanism of the blades. The blades can be unfolded into positions either parallel or perpendicular to the axis of rotation of the wind wheel, wherein the size of the wind wheel can be changed. In the folded state, the wind wheel together with the generator and the body are placed in the base included as an element of the mast in the unfolded state.EFFECT: increase in the energy efficiency with the ensured mobility and portability of the wind power plant for relocation and installation in difficult landscape and climatic conditions.1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно получению электроэнергии в сложных ландшафтных и климатических условиях, где необходимо обеспечить мобильность и портативность передвижения вместе с ветроэнергетической установкой, а также облегчить условия монтажа.The invention relates to the field of wind energy, namely the production of electricity in difficult landscape and climatic conditions, where it is necessary to ensure mobility and portability of movement together with a wind power plant, as well as to facilitate installation conditions.

В качестве прототипа данного технического решения выбрана выдвижная ветроэлектрическая установка (ВВЭУ), включающая в себя основание, корпус, генератор, ветряное колесо с механизмом складывания-раскладывания лопастей, что позволяет совместно с автоматической системой управления адаптироваться под изменяющиеся ветровые нагрузки путем изменения положения оси вращения ветряного колеса и его размера (см. патент US №US2010/0172759A1, МПК F03D 7/00, опубликовано 08.07.2010г.).As a prototype of this technical solution, a retractable wind power plant (VVEU) was chosen, which includes a base, a housing, a generator, a wind wheel with a folding-unfolding mechanism of the blades, which allows, together with an automatic control system, to adapt to changing wind loads by changing the position of the axis of rotation of the wind wheel and its size (see US patent No. US2010 / 0172759A1, IPC F03D 7/00, published on 07/08/2010).

Недостатком данного ВВЭУ является то, что механизм изменения положения оси вращения ветряного колеса требует отдельного электромеханического привода, что снижает энергоэффективность ВВЭУ и возможности его использования в сложных климатических условиях. Также в изобретении не описан механизм изменения положения оси вращения ветряного колеса из вертикального в горизонтальное положение.The disadvantage of this VEU is that the mechanism for changing the position of the axis of rotation of the wind wheel requires a separate electromechanical drive, which reduces the energy efficiency of the VEU and the possibility of its use in difficult climatic conditions. Also, the invention does not describe a mechanism for changing the position of the axis of rotation of the wind wheel from a vertical to a horizontal position.

Техническая задача, которую решает данное изобретение - повышение энергоэффективности за счет возможности работы ВВЭУ в одном из двух разно-осевых режимах в зависимости от скорости ветра за счет того, что ветряное колесо имеет возможность изменять размер и положение оси вращения с помощью системы складывания и раскладывания ветряного колеса и системы трансформации положения корпуса и генератора; обеспечении мобильности и портативности ВВЭУ для перемещения и монтажа в сложных ландшафтных и климатических условиях за счет возможности сбора корпуса, генератора и ветряного колеса в основании в единую гондолу для облегчения транспортировки.The technical problem that this invention solves is to increase energy efficiency due to the possibility of VEU operation in one of two different-axial modes depending on the wind speed due to the fact that the wind wheel has the ability to change the size and position of the rotation axis using the wind turbine folding and unfolding system. wheels and systems for transforming the position of the body and generator; ensuring the mobility and portability of the VEU for movement and installation in difficult landscape and climatic conditions due to the possibility of assembling the body, generator and wind wheel at the base into a single gondola to facilitate transportation.

Поставленная задача достигается тем, что ветряное колесо имеет систему складывания и раскладывания, которая позволяет на едином валу устанавливать лопасти либо параллельно, либо перпендикулярно оси вращения и на различном расстоянии от оси вращения, а основание имеет размеры и крепежные элементы для размещения внутри сложенного ветроколеса, генератора и корпуса.The task is achieved by the fact that the wind wheel has a folding and unfolding system, which allows the blades to be installed on a single shaft either parallel or perpendicular to the axis of rotation and at different distances from the axis of rotation, and the base has dimensions and fasteners for placement inside the folded wind wheel, generator and housing.

Согласно изобретению на валу ветряного колеса размещаются попарно телескопические рычаги, которые соединяют лопасти и вал, при этом в зависимости от разницы длин рычагов позволяют ориентировать лопасти либо параллельно или перпендикулярно оси вращения вала или полностью сложить лопасти вплотную к поверхности вала; основание имеет внутренние размеры и крепежные элементы, которые позволяют разместить внутри основания корпус, генератор и сложенное ветряное колесо вместе с валом.According to the invention, on the shaft of the wind wheel, telescopic levers are placed in pairs, which connect the blades and the shaft, while, depending on the difference in the lengths of the levers, it is possible to orient the blades either parallel or perpendicular to the axis of rotation of the shaft or completely fold the blades close to the surface of the shaft; the base has internal dimensions and fasteners that allow the housing, the generator and the folded wind wheel together with the shaft to be placed inside the base.

Технический результат применения данного устройства заключается в в увеличении мобильности, компактности, снижении сложности монтажа и повышении энергоэффективности, так как устройство базируется на комбинировании горизонтально-осевого и вертикально-осевого исполнений винта, что обеспечивает необходимые аэродинамические характеристики винта при разных режимах работы, а также в том, что конструкция ВВЭУ позволяет собирать и монтировать ветроэлектрическую установку в любых ландшафтных и климатических условиях, а при необходимости разбирать и переносить на необходимые расстояния усилиями человека или транспорта.The technical result of using this device is to increase mobility, compactness, reduce the complexity of installation and increase energy efficiency, since the device is based on a combination of horizontal-axial and vertical-axial versions of the propeller, which provides the necessary aerodynamic characteristics of the propeller in different operating modes, as well as in the fact that the design of the VEU allows you to assemble and mount a wind power plant in any landscape and climatic conditions, and, if necessary, disassemble and transport it to the required distances by the efforts of a person or transport.

Фиг.1 ВВЭУ в портативном режиме. Fig. 1 WWEU in portable mode.

Фиг.2 ВВЭУ в вертикально-осевом режиме.Fig. 2 VVEU in vertical-axial mode.

Фиг.3 ВВЭУ в горизонтально-осевом режиме.Fig. 3 VVEU in horizontal-axial mode.

Фиг.4 Возможности транспортировки ВВЭУ человеком.Fig. 4 Possibilities of transporting VEU by a person.

Фиг.5 Масштаб ВВЭУ в рабочем режиме относительно человека. Fig. 5 The scale of the VEU in the operating mode relative to a person.

ВВЭУ состоит из основания 1, соединенного поворотным механизмом ориентирования по ветру 2 c мачтой 3. В основание 1 помещен корпус 4, фиксируемый съемными частями 5 и поворотным кронштейном 6. Корпус 4 содержит электрический генератор 7 и вал ветряного колеса 8, на котором размещен выдвижной механизм 9 с телескопическими рычагами 10, которые соединяют складные лопасти 11 с валом 8. В горизонтально-осевом режиме съемная часть 5 соединена со съемным флюгером 12. В портативном режиме ВВЭУ помещена в транспортировочные чехлы 13 и 14.VVEU consists of a base 1, connected by a rotary mechanism for orienting downwind 2 with a mast 3. In the base 1 there is a housing 4, which is fixed by removable parts 5 and a swivel bracket 6. The housing 4 contains an electric generator 7 and a shaft of a wind wheel 8, on which a retractable mechanism is located 9 with telescopic levers 10, which connect the folding blades 11 to the shaft 8. In the horizontal-axial mode, the removable part 5 is connected to the removable weather vane 12. In the portable mode, the VVEU is placed in transport cases 13 and 14.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В портативном режиме ВВЭУ свернута и имеет вид цилиндрического стержня, помещенного в транспортировочные чехлы 13 и 14, тем самым компактна и удобна при хранении, транспортировке, монтаже и т.п. При эксплуатации работает в двух режимах: вертикально-осевом при слабом ветре и горизонтально-осевом при среднем и сильном ветре. В вертикально-осевом режиме складные лопасти 11 выдвигаются от оси за счет выдвижного механизма 9 с телескопическими рычагами 10. И винт начинает вращаться, срабатывая при низкой скорости ветра и без необходимости ориентирования по направлению ветра. В горизонтально-осевом режиме поворотный кронштейн 6 совершает поворот на 90 градусов, наклоняя корпус 4 с ветряным колесом в горизонтальное положение оси. Складные лопасти 11 выдвигаются перпендикулярно оси вращения за счет смены углов телескопических рычагов 10, затем раскладываются концевыми частями в стороны. На основание 1 крепятся съемные части 5, на которые устанавливается съемный флюгер 12, корректирующий ориентацию оси по направлению ветра. И винт начинает вращаться на высокой частоте вращения.In the portable mode, the VEU is rolled up and has the form of a cylindrical rod, placed in transport cases 13 and 14, thereby being compact and convenient for storage, transportation, installation, etc. During operation, it operates in two modes: vertical-axial with light wind and horizontal-axial with medium and strong wind. In the vertical-axial mode, the folding blades 11 are extended from the axis due to the retractable mechanism 9 with telescopic levers 10. And the propeller starts to rotate, being triggered at low wind speed and without the need for orientation in the direction of the wind. In the horizontal-axis mode, the pivot arm 6 rotates 90 degrees, tilting the housing 4 with the wind wheel to the horizontal position of the axis. Folding blades 11 are extended perpendicular to the axis of rotation by changing the angles of the telescopic levers 10, then they are folded out with the end parts to the sides. Removable parts 5 are attached to the base 1, on which a removable weather vane 12 is installed, which corrects the orientation of the axis in the direction of the wind. And the screw starts to rotate at a high speed.

Claims

A retractable wind power plant, consisting of a base, a housing, a generator and a wind wheel with a folding-unfolding mechanism of the blades, characterized in that the blades can be expanded into positions either parallel or perpendicular to the axis of rotation of the wind wheel, while the size of the wind wheel can be changed, and in When folded, the wind wheel, together with the generator and the body, is placed in the base, which in the unfolded state is a mast element.